[发明专利]用于海上风电的单粗腿钢桁架基础及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程基础的技术领域，具体涉及一种用于海上风电的单粗腿钢桁架基础及其施工方法。

背景技术

海上工程因在海上施工，工况较恶劣，具有可施工时间短，施工难度大，受天气海况等自然条件影响巨大等特点。

目前，三桩三脚架结构是海上风电常用的基础结构类型之一，其结构较为简单，沉桩数量少，三脚架在沉桩完成后整体一次安装，海上施工工序较少。但目前常规的三脚架结构存在以下不足之处：海上沉桩定位难，沉桩过程中难以精确控制桩基的位置，桩基施工往往偏位过大，导致“脚-桩”的对位安装非常困难，所以只能安装水上单层三脚架，结构刚性及整体性不高。若采用先沉桩测量后再定制三脚架的施工方案，则会导致工期大大延长。此外，常规的三脚架通过复杂的空间结构把塔筒基础环设置在三脚架水平形心处，这使得三脚架各杆件受力状况非常复杂。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的内容。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种用于海上风电的单粗腿钢桁架基础及其施工方法，与普通三桩三脚架基础相比，基础上部结构的安装定位更加简单，显著降低了海上“腿-桩”对位难度，使得先打桩后套入安装钢桁架成为可能；塔筒的支撑、固定与传力结构更简单，结构刚性及整体性更好，海上施工更便利，可有效减小施工难度和节省工期，总体经济性好。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种用于海上风电的单粗腿钢桁架基础，包括竖直布置的一根主桩11和至少两根普桩12，主桩11和普桩12的上段之间通过钢桁架19固定连接，所述主桩11的顶端固定设置有用于与风机塔筒连接的塔筒基础环13。

其中，所述主桩11和普桩12呈三角形或四边形布置，主桩11的直径大于或者等于普桩12的直径。

其中，所述钢桁架19为两层或以上的钢桁架结构，由粗腿钢套筒20、小钢套筒21、水平杆22、斜撑杆23、加强杆24组成，小钢套筒21下端为喇叭形。

其中，所述钢桁架19上设置的粗腿钢套筒20、小钢套筒21分别与主桩11、普桩12相对应，主桩11和普桩12的上段分别套接在粗腿钢套筒20和小钢套筒21内。

其中，所述连接粗腿钢套筒20和小钢套筒21的水平杆22为变截面杆件，其与粗腿钢套筒20连接的一端为喇叭口扩大端。

其中，所述塔筒基础环13与粗腿钢套筒20为一体式结构。

其中，所述粗腿钢套筒20和小钢套筒21上设置有用于将钢桁架19搁置于桩顶的支承构件14，其为多孔的钢板或钢质网格形构件。

其中，所述主桩11与对应的粗腿钢套筒20通过在两者之间形成的环形空间通过浇筑钢筋砼18固定连接。

其中，所述普桩12与对应的钢套筒20通过在两者之间形成的环形空间通过灌注砂浆17固定连接。

一种用于海上风电的单粗腿钢桁架基础的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在工程区域进行主桩11、普桩12的海上沉桩施工，沉桩完成后按照设计要求割桩，使主桩11和普桩12的桩顶标高符合设计要求；

S2、利用起重船安装钢桁架19，使粗腿钢套筒20、小钢套筒21分别套置于对应的主桩11、普桩12外侧，将钢套筒上的支承构件14搁置于桩顶并临时固定，并使钢桁架19位置和平整度符合要求且稳定；

S3、在普桩12和对应的小钢套筒21之间的环形空间灌注砂浆17，在主桩11和对应的粗腿钢套筒20之间先设置好钢筋笼然后浇筑砼18，使钢桁架19一体结构固定于桩基之上；

S4、在塔筒基础环13上安装海上风电机组的塔筒。

本发明的有益效果：钢桁架有一定的空间高度，钢桁架与主桩、普桩组成的多边形框架结构的刚度及整体性加大；钢桁架与主桩对应的钢套筒的直径较大，使主桩在钢套筒内有较大的可调节空间，使得钢桁架安装时对基桩的偏位的适应范围大大提高，因而显著降低了海上“腿-桩”对位难度，使得先打桩后套入安装钢桁架成为可能，能有效减小施工难度和节省工期；同时，通过直接在主桩上端设置粗腿钢套筒与塔筒基础环合二为一，使塔筒的支撑、固定与传力结构更为简单。该结构的总体经济性更好，在海洋工程中具有广泛的应用前景。

附图说明